Des simulations informatiques menées par des chercheurs de l’Université d’Edimbourg suggèrent la présence d’hémihydrate d’ammoniac sous la surface de Neptune, la planète la plus éloignée de notre système. Un composé rare qui nous permet de mieux comprendre comment les géantes glacées évoluent.
Neptune fait de nouveau la une. Quelques semaines seulement après la détection d’une gigantesque tempête large de 9 000 kilomètres au niveau de l’équateur, une équipe de chercheurs détaille dans les Actes de l’Académie nationale des sciences la découverte d’un composé rare sous la surface de la géante. L’hémihydrate d’ammoniac serait visiblement un composant important du manteau des planètes glacées, celui-ci étant stable dans les conditions qui règnent à l’intérieur. Les chercheurs Victor Naden Robinson, Yanchao Wang, Yanming Ma et Andreas Hermann détaillent dans leur étude que, au-delà de 65 gigapascals, ce composé passe d’une phase de solide moléculaire avec liaisons hydrogène à une phase entièrement ionique, O2−(NH4+)2, où toutes les molécules d’eau sont complètement déprotonées, un phénomène de liaison inattendu et jamais vu jusqu’alors.
« Cette étude nous aide à mieux prédire ce qu’il y a dans les planètes glaciales comme Neptune« , explique l’un des membres de l’équipe, Andreas Hermann. « Nos résultats suggèrent que l’hémihydrate d’ammoniac pourrait être un élément important du manteau dans les géants de la glace et contribuera à améliorer notre compréhension de ces mondes gelés« .
Envoyer une sonde sur la surface de Neptune n’est pas réalisable pour le moment, et reproduire les très basses températures et les fortes pressions de la planète en laboratoire ici sur Terre n’est pas franchement ce qu’il y a de plus simple. Il fait sur Neptune près de -215 degrés C., principalement parce qu’elle ne reçoit que très peu de lumière solaire, avec des vents pouvant atteindre les 2 000 km/h.
En l’absence de ces moyens, les chercheurs se tournent donc vers les simulations informatiques, des algorithmes basés sur des expériences mesurées ici sur Terre. En se basant ce que nous savons déjà du manteau de Neptune comme point de départ – qu’il contient de grandes quantités d’eau, de méthane et d’ammoniac, les chercheurs ont pu déterminer comment l’hémihydrate d’ammoniac pouvait se former à l’intérieur, et dans quelles mesures. La forme dans laquelle ces produits chimiques sont stockés est en effet mal comprise. Neptune n’a pas vraiment de « surface » à proprement parler. Il s’agit en fait d’un manteau, une couche d’eau glacée et de glace. En regardant la façon dont les produits chimiques réagissent les uns avec les autres à des pressions très élevées et à des températures basses, ils ont ainsi pu prédire quels composés se forment dans le manteau.
Ces résultats influenceront inévitablement la façon dont les géantes glacées seront étudiées à l’avenir et pourraient aider les astronomes à classer les planètes nouvellement découvertes. À défaut de pouvoir envoyer du monde sur place, les modèles informatiques se présentent aujourd’hui comme un excellent outil pour étudier ces endroits extrêmes.
